(57)【要約】【課題】  地盤への貫入作業をより容易に行うことができる回転圧入杭を提供する。【解決手段】  鋼管杭１０には、管体１１の下端面１１ａから下方に突出する平板状の一対のビット１３Ａ，１３Ｂを設ける。各ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４は、管体１１の軸心Ｚに交差する直線Ｑと削面１４との交点Ｔから管体１１の回転方向前方に延びる直線Ｑとの直交線Ｐに対し、この直交線Ｐの外側において鋭角αをなしている。また、各ビット１３Ａ，１３Ｂは、削面１４に続くとともに軸心Ｚ側に向く案内面１５を有している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭本体の下端面から下方に突出する複数の掘削用ビットを備えた回転圧入杭であって、
前記ビットの削面は、前記杭本体の軸心に直交する平面上において、前記軸心に交差する直線と該削面との交点から杭本体の回転方向前方に延びる前記直線との直交線に対し、該直交線の外側において鋭角をなしていることを特徴とする回転圧入杭。
【請求項２】
前記ビットは平板状をなすことを特徴とする請求項１に記載の回転圧入杭。
【請求項３】
前記ビットは、その基端側に前記削面に続く案内面を有していることを特徴とする請求項２に記載の回転圧入杭。
【請求項４】
前記ビットは、その先端が前記杭本体の下端面の外周から突出することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の回転圧入杭。
【請求項５】
前記杭本体の下端面の中央には、下方に突出する中央ビットが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の回転圧入杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端にビットを設けた回転圧入杭に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の回転圧入杭としては、特許文献１に開示されるものが提案されている。すなわち、特許文献１に記載された回転圧入杭８０は、図１０に示すように、その下端面８０ａに、一対の平板状の爪８１，８２が、異なる位置において互いに平行となるように、かつ、その軸心Ｚを中心とする点対称となるように配設されている。そして、杭８０が回転されながら地盤に対して押圧されると、各爪８１，８２が地盤に食い込んで地盤を削る。この杭においては、各爪８１，８２の削面８１ａ，８２ａが、杭本体の軸線Ｚに直交する平面上において、軸心Ｚに交差する直線Ｑと削面８１ａ，８２ａとの交点Ｔから杭本体の回転方向前方に延びる直線Ｑとの直交線Ｐに対し、該直交線Ｐの外側において鈍角θをなしている。このため、各爪８１，８２の削面８１ａ，８２ａによって削られた土は、各削面８１ａ，８２ａに沿って下端面８０ａの中心側から外周側に移動される。この結果、杭８０の下端面８０ａ下側の地盤が掘削され、杭８０が地盤に貫入される。
【特許文献１】特開平７−１７３８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の杭８０では、各爪８１，８２が地盤に対してブルドーザのブレードのように当たって地盤を削り、削った土をそのまま外周側に無理に押し出すだけであるため、杭８０の回転に大きなトルクを要する。このため、下端面８０ａ下側の地盤を効率良く掘削することができず、杭８０の貫入作業に時間を要していた。
【０００４】
本発明の目的は、地盤への貫入作業をより容易に行うことができる回転圧入杭を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、杭本体の下端面から下方に突出する複数の掘削用ビットを備えた回転圧入杭であって、前記ビットの削面は、前記杭本体の軸心に直交する平面上において、前記杭本体の軸心を通る直線と該削面との交点から杭本体の回転方向前方に延びる前記直線との直交線に対し、該直交線の外側において鋭角をなしていることを特徴とする。なお、「直交線の外側」とは、直交線に対し、軸心の側とは反対側を意味する。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ビットは平板状をなすことを特徴とする。
従って、請求項１または請求項２に記載の発明によれば、ビットの削面によって地盤から削られた土が、杭の下端面における外周側から中心側に一旦移動される。中心側に移動された土は、ビットから外れた後、中心側から再び外周側に移動されて押し出される。このような作用になす構成により、地盤がより効率良く掘削される。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ビットは、その基端側に前記削面に続く案内面を有していることを特徴とする。
従って、請求項３に記載の発明によれば、ビットの削面によって地盤から削られた土は、削面に続く案内面に沿って下端面の外周側に移動され、地盤がさらに効率良く掘削される。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記ビットは、その先端が前記杭本体の下端面の外周から突出することを特徴とする。
従って、請求項４に記載の発明によれば、下端面の外周から外周側に突出するビットにより、地盤の杭本体の外周側部分を解すことができ、地盤に対する杭本体の外周面の摩擦力を向上することができる。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記杭本体の下端面の中央には、下方に突出する中央ビットが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
従って、請求項５に記載の発明によれば、中央ビットにより、下端面中央部に面する地盤が掘削されるので、前記ビットの削面によって地盤から削られた土が、下端面の外周側から中心側により効率良く移動される。このため、地盤がより効率良く掘削される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ビットによって地盤から削られた土が、ビットの削面に沿って杭本体の外周側に押し出される。このため、地盤をより効率良く掘削することができ、地盤に対する回転圧入杭の貫入作業をより容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
次に、本発明の回転圧入杭を鋼管杭に具体化した第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１３】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、鋼管杭１０は、杭本体としての管体１１を備え、管体１１の先端（下端）には底板１２が固定されている。底板１２の下面によって管体１１の下端面１１ａが形成されている。下端面１１ａには、内側面を削面１４とした一対のビット１３Ａ，１３Ｂが固着され、その削面１４が下端面１１ａに対して直角をなしている。
【００１４】
図１，２に示すように、前記一対のビット１３Ａ，１３Ｂは同一形状、同一大きさの平板よりなり、それら一対のビット１３Ａ，１３Ｂは、互いに平行となるように配設されるとともに、管体１１の軸心Ｚを中心として点対称となる位置に配設されている。
【００１５】
また、各ビット１３Ａ，１３Ｂは、下端面１１ａの直径Ｒに対し約半分の長さＬ（＝Ｒ／２）を有している。そして、両ビット１３Ａ，１３Ｂは、その長さ方向においてＬ／２だけ重なるように配設されている。また、両ビット１３Ａ，１３Ｂは、削面１４間の距離が、下端面１１ａの直径Ｒの半分Ｒ／２となる位置に配設されている。また、各ビット１３Ａ，１３Ｂの高さＨは一定である。
【００１６】
さらに、各ビット１３Ａ，１３Ｂは、その先端が下端面１１ａの外周から外周側に突出されている。但し、各ビット１３Ａ，１３Ｂの先端が下端面１１ａの外周から突出する量Ｓは、下端面１１ａの直径Ｒの５％程度とされている。
【００１７】
各ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４は、管体１１の軸心Ｚに直交する平面上において、軸心Ｚに交差する直線Ｑとの交点Ｔから管体１１の回転方向前方に延びる直線Ｑとの直交線Ｐに対し、該直交線Ｐの外側において鋭角αをなしている。なお、直交線Ｐの外側とは、直交線Ｐに対し、軸心Ｚの側とは反対側を意味する。この鋭角αは、３０度〜６０度の範囲内の値が設定される。また、各ビット１３Ａ，１３Ｂは、その基端側に削面１４に同一平面上で続く案内面１５を有している。この案内面１５は、図１に示す二点鎖線を境にして点対称位置に配設されている。従って、案内面１５とは、削面１４に対して直交する半径線を介して削面１４の反対側に位置する面をいう。
【００１８】
次に、以上のように構成された本実施形態の作用について説明する。
鋼管杭１０を地中に埋設する際には、施工装置（図示略）により鋼管杭１０を地面に直立させ、この状態で鋼管杭１０に対し図１の矢印Ｆ方向の回転力を与えるとともに下向きの押圧力を与える。すると、両ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４によって下端面１１ａ下方の地盤が掘削され、鋼管杭１０が徐々に地盤に貫入される。
【００１９】
すなわち、鋼管杭１０の押圧に伴って、両ビット１３Ａ，１３Ｂが地盤に食い込み、鋼管杭１０の回転に伴って、地盤が各ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４によって削られる。このとき、各ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４によって削られた土は、鋼管杭１０の回転に伴い、図３に矢印Ｊ１，Ｊ２で示すように、ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４及び案内面１５に沿って移動され、下端面１１ａの外周側から外方へ移動される。これは、ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４が、管体１１の軸心Ｚに直交する平面上において、軸心Ｚに交差する直線Ｑとの交点Ｔから管体１１の回転方向に延びる直線Ｑとの直交線Ｐに対し、該直交線Ｐの外側において鋭角αをなしているためである。このとき、案内面１５は、土を矢印Ｊ１，Ｊ２方向へ案内する補助を行う。この結果、鋼管杭１０の回転圧入に伴って、下端面１１ａ下方の地盤が両ビット１３Ａ，１３Ｂにより連続的に掘削され、鋼管杭１０が次第に地盤中に貫入される。ちなみに、鋭角αが大きくなると、掘削力は大きくなるが、回転に要するトルクも大きくなり、鋭角αが小さくなると、この逆となる。従って、実施形態のように、鋭角αは、３０度〜６０度の範囲内が好ましい。
【００２０】
以上のように構成された本実施形態によれば、従来とは異なり、ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４が、管体１１の軸心Ｚに交差する直線Ｑとの交点Ｔから管体１１の回転方向に延びる直線Ｑとの直交線Ｐに対し、該直交線Ｐの外側において鋭角αをなしている。このため、管体１１の下端面１１ａの地盤がより効率良く掘削され、鋼管杭１０を地盤に容易に貫入させることができることが確認された。この理由としては、以下のことが考えられる。すなわち、本実施形態の鋼管杭１０においては、軸心Ｚに直交する平面上において、軸心Ｚに交差する直線Ｑとの交点Ｔから回転方向前方に延びる直線Ｑとの直交線Ｐに対し、直交線Ｐの外側において鋭角αをなす削面１４によって地盤が削られる。そして、ビット１３Ａ，１３Ｂの回転方向前方側の部分によって削られた土は、削面１４及び案内面１５に沿ってビット１３Ａ，１３Ｂの回転方向後方側へ移動され、管体１１の外周側に円滑に押し出される。また、削面１４が前記の鋭角αをなしているため、管体１１の回転に伴い、ビット１３Ａ，１３Ｂが掘削域の周囲を回るように移動する。このため、図１０に示す従来構成とは異なり、大きな回転トルクは必要ない。この結果、掘削が効率良く行われると考えられる。
【００２１】
また、本実施形態では、各ビット１３Ａ，１３Ｂの先端が、下端面１１ａの外周から、下端面１１ａの直径Ｒに対する約５％の量Ｓだけ突出するようにした。この各ビット１３Ａ，１３Ｂの突出量が直径Ｒの５％を大きく超えると、掘削時における地盤との間の摩擦抵抗が大きくなって、掘削効率が低下する。また、突出量が５％を大きく下回ると、掘削力そのものが低下する。
【００２２】
（第２実施形態）
次に、本発明を具体化した第２実施形態を図４に従って説明する。なお、本実施形態は、中央ビット２０を設けたことのみが第１実施形態と異なるため、中央ビット２０についてのみ詳述する。
【００２３】
図４に示すように、鋼管杭１０の下端面１１ａの中心には、一対のビット１３Ａ，１３Ｂの中間に、中央ビット２０が固着されている。この中央ビット２０は、両ビット１３Ａ，１３Ｂとほぼ同一形状、同一大きさの平板よりなる。中央ビット２０は、両ビット１３Ａ，１３Ｂと平行となるように配設されている。また、中央ビット２０は、両ビット１３Ａ，１３Ｂの高さＨよりも高い一定の高さＨ２を有している。
【００２４】
さて、鋼管杭１０が回転及び押圧されると、中央ビット２０及び両ビット１３Ａ，１３Ｂにより鋼管杭１０の下端面１１ａ下方の地盤が掘削される。すなわち、鋼管杭１０の押圧に伴い、中央ビット２０が両ビット１３Ａ，１３Ｂに先立って下端面１１ａ中央部に面する地盤に食い込む。さらに、鋼管杭１０の回転に伴って、中央ビット２０によって下端面１１ａ中央部に面する地盤が破砕される。また、鋼管杭１０の圧入回転に伴って、両ビット１３Ａ，１３Ｂにより、中央ビット２０によって破砕された地盤の周囲の地盤が破砕される。
【００２５】
このとき、両ビット１３Ａ，１３Ｂは、中央ビット２０が破砕した地盤の周囲の地盤を掘削することになるため、両ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４によって削られた土が、ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４及び案内面１５に沿って下端面１１ａの外周側へ効率良く移動される。従って、本実施形態においても、下端面１１ａ下方の地盤が効率良く掘削される。
【００２６】
（第３実施形態）
次に、本発明を具体化した第３実施形態を図５に従って説明する。なお、本実施形態は、底板１２に代わる低円錐形の底板３０を設けたことと、これに伴ってビット１３Ａ，１３Ｂの固定側の形状を一部変更したことのみが第１実施形態と異なるため、底板３０及びビット１３Ａ，１３Ｂについてのみ詳述する。
【００２７】
図５に示すように、鋼管杭１０は、下方に突出する低円錐形の前述した底板３０を有している。底板３０の下面３０ａには、一対のビット１３Ａ，１３Ｂが固着されている。両ビット１３Ａ，１３Ｂは、円錐形の底板３０に合わせて、その固着側の形状が第１実施形態のものと変えられている。
【００２８】
さて、本実施形態によれば、鋼管杭１０が地盤に貫入していくとき、円錐状の底板３０の頂部が地盤に食い込むため、鋼管杭１０の貫入方向が安定する。
（第４実施形態）
次に、本発明を具体化した第４実施形態を図６に従って説明する。なお、本実施形態は、２つのビット１３Ａ，１３Ｂに代えて４つのビット４０Ａ〜４０Ｄを設けたことと、各ビット４０Ａ〜４０Ｄが削面４１に続く案内面を有しないこととが第１実施形態と異なる。
【００２９】
図６に示すように、鋼管杭１０の下端面１１ａには、同一形状、同一大きさからなる４つの平板状のビット４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄが９０°間隔で設けられている。４つのビット４０Ａ〜４０Ｄは、１８０度を隔てて位置するビット４０Ａ，４０Ｃ、４０Ｂ，４０Ｄ同士がそれぞれ互いに平行となるように配設されるとともに、同ビット４０Ａ，４０Ｃ、４０Ｂ，４０Ｄ同士がそれぞれ同軸心Ｚを中心とする点対称となるように配設されている。さらに、各ビット４０Ａ〜４０Ｄは、その先端が下端面１１ａの外周から外周側に突出するように配設されている。本実施形態のビット４０Ａ〜４０Ｄは、削面４１のみを有し、案内面を有していない。
【００３０】
以上のように構成された本実施形態も、前記第１実施形態の効果を有する。
本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよい。
【００３１】
・  図７に示すように、各ビット１３Ａ，１３Ｂの下端面を、管体１１の外周側ほど高くなる構成としてもよい。
また、図８に示すように、各ビット１３Ａ，１３Ｂの下端面を、管体１１の内周側ほど高くなる構成としてもよい。
【００３２】
・  図９に示すように、管体１１の下端面１１ａに、３つの同一形状、同一大きさの平板状のビット５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃを、下端面１１ａの外周から外方へ突出しない状態で、軸心Ｚに対して１２０°間隔に点対称で配設した構成とする。各ビット５０Ａ〜５０Ｃは、その基端側に削面５１に続く案内面５２を有している。
【００３３】
・  底板１２，３０を設けることなく、その下端を開放した構成としてもよい。従って、ビットは、管体１１の下端縁に固着される。
・  各ビット１３Ａ，１３Ｂ、４０Ａ〜４０Ｄは平板でなくてもよく、例えば回転方向前方側ほどより厚くなる、あるいは、回転方向後方側ほど薄くなるテーパ形状であってもよい。
【００３４】
・  前記第２実施形態で、中央ビット２０の高さを、両ビット１３Ａ，１３Ｂと同じ高さＨとしてもよい。
・  前記第３、第４実施形態、及び、図７，８，９に示す各実施形態で、下端面１１ａの中央部に、前記中央ビット２０を設けた構成としてもよい。
【００３５】
・  各ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４は、図７に二点鎖線６１で示すように、軸心Ｚに直交する平面上において、管体１１の回転方向前方に向かって凸状に湾曲した構成であってもよい。または、図８に二点鎖線６２で示すように、軸心Ｚに直交する平面上において、各ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４は、管体１１の回転方向前方に向かって凹状に湾曲した構成であってもよい。すなわち、削面１４は、軸心Ｚに直交する平面上において、軸心Ｚに交差する直線Ｑと削面１４のある点との交点Ｔから回転方向に延びる直線Ｑとの直交線Ｐに対し、この直交線Ｐの外側において鋭角をなすのであれば、軸心Ｚに直交する平面上において湾曲した曲面であってもよい。
【００３６】
・  各ビット１３Ａ，１３Ｂの削面１４は、図７に二点鎖線６３で示すように、軸心Ｚに平行な平面上において、管体１１の回転方向前方に向かって下端側が傾いた構成であってもよい。または、図８に二点鎖線６４で示すように、軸心Ｚに平行な平面上において、管体１１の回転方向後方に向かって下端側が傾いた構成であってもよい。すなわち、削面１４は、軸心Ｚに直交する平面上において、軸心Ｚに交差する直線Ｑと削面１４のある点との交点Ｔから回転方向に延びる直線Ｑとの直交線Ｐに対し、この直交線Ｐの外側において鋭角をなすのであれば、軸心Ｚに対して平行な平面でなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態の鋼管杭を示す底面図。
【図２】（ａ）は鋼管杭の下端部を示す側面図、（ｂ）は同じく別方向からの側面図。
【図３】掘削時における土の流れを示す模式図。
【図４】第２実施形態の鋼管杭を示す三面図。
【図５】第３実施形態の鋼管杭を示す三面図。
【図６】第４実施形態の鋼管杭を示す三面図。
【図７】他の実施形態の鋼管杭を示す三面図。
【図８】同じく鋼管杭を示す三面図。
【図９】同じく鋼管杭を示す三面図。
【図１０】従来の回転圧入杭を示す底面図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…回転圧入杭としての鋼管杭、１１ａ…下端面、１１…杭本体としての管体、１３Ａ，１３Ｂ…ビット、１４…削面、１５…案内面、２０…中央ビット、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ…ビット、４１…削面、５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ…ビット、５１…削面、５２…案内面、Ｐ…直交線、Ｑ…直線、Ｔ…交点、Ｚ…軸心、α…鋭角。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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